KR101848094B1 - 스페이서용 레진조성물 및 이를 이용한 씨오티 구조 어레이기판의 제조방법 - Google Patents

스페이서용 레진조성물 및 이를 이용한 씨오티 구조 어레이기판의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 어레이기판의 제조방법을 공개한다. 보다 상세하게는, 액티브층의 채널영역 상부에 씨오티(COT) 구조의 어레이기판에서 하나의 마스크공정을 통해 블랙 갭 스페이서와 눌림 스페이서의 형성시, 요구되는 높이차(ΔH)를 갖도록 한 스페이서용 레진조성물 및 이를 이용한 씨오티 구조 어레이기판의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 씨오티 구조 어레이기판의 제조방법은, 기판상에 박막트랜지스터, 컬러필터 및 화소전극을 형성하는 단계와, 화소전극이 형성된 기판 전면에 고분자 물질로 이루어진 카본 블랙 착색제와, 단분자 또는 저분자 물질로 이루어진 유기 블랙 착색제를 포함하는 감광막을 형성하는 단계와, 하프톤 마스크를 이용하여 블랙 갭 스페이서 및 눌림 스페이서를 형성하는 단계를 포함한다.
이에 따라, 본 발명의 씨오티 구조 액정표시장치용 어레이기판의 제조방법에 따르면, 블랙 컬럼 스페이서의 재료내 물질을 고분자 물질과 단분자물질로 나누어 형성함으로서, 진공건조시 상하 층분리가 발생하여 패터닝 공정시 노광량에 따른 컬럼 스페이서간 높이차(ΔH)를 용이하게 제어할 수 있는 효과가 있다.

Description

스페이서용 레진조성물 및 이를 이용한 씨오티 구조 어레이기판의 제조방법{RESIN COMPOSITION FOR SPACER AND METHOD OF FABRICATING COT type Array Substrate Method USING the same}
본 발명은 어레이기판의 제조방법에 관한 것으로, 특히 액티브층의 채널영역 상부에 씨오티(COT) 구조의 어레이기판에서 하나의 마스크공정을 통해 갭 스페이서와 눌림 스페이서의 형성시, 요구되는 높이차(ΔH)를 갖도록 한 스페이서용 레진조성물 및 이를 이용한 씨오티 구조 어레이기판의 제조방법에 관한 것이다.
평판표시장치(FPD, Flat Panel Display Device)는 종래의 음극선관(Cathode Ray Tube, CRT) 표시장치를 대체하여 데스크탑 컴퓨터의 모니터뿐만 아니라, 노트북 컴퓨터, PDA 등의 휴대용 컴퓨터나 휴대 전화 단말기 등의 소형 경량화된 시스템을 구현하는데 필수적인 전자정보 표시장치이다. 현재 상용화된 평판 표시장치로는 액정표시장치(Liquid Crystal Display, LCD), 플라즈마 표시장치(Plasma Display Panel, PDP), 유기전계발광소자{Organic Light Emitting Diode, OLED) 등이 있다. 등이 활발히 연구되었지만, 양산화 기술, 구동수단의 용이성, 고화질의 구현, 대면적 화면의 실현이라는 이유로 인해 현재에는 액정표시장치(LCD)가 각광을 받고 있다.
일반적으로, 액정표시장치는 전계 생성을 위한 각각 전극이 형성되어 있는 두 기판을 대향하도록 배치하여 두 기판사이에 액정물질을 주입한 액정패널을 구성하고, 액정패널의 두 전극에 전압을 인가하여 생성되는 전계에 의해 액정분자의 광학성 이방성과 복굴적 특성을 제어하여 화상을 표시하는 장치이다. 따라서, 액정표시장치의 제조공정에서 두 전극이 각각 형성된 두 기판의 합착공정은 화상의 품질에 많은 영향을 미치게 되며, 합착오차에 따른 불량을 개선하기 위한 COT(color on TFT)구조가 제안되었다.
도 1은 종래의 COT 구조 액정표시장치의 구조를 도시한 도면이다.
도시한 바와 같이, 종래의 COT 구조 액정표시장치는 하부기판(11)과 상부기판(21)으로 이루어진다.
하부기판(11)상에는 금속과 같은 도전 물질로 이루어진 게이트 전극(12)이 형성되어 있고, 게이트 전극(12) 위에 질화 실리콘(SiNx)이나 산화 실리콘(SiO2)으로 이루어진 게이트 절연막(13)이 게이트 전극(12)을 덮고 있다.
게이트 절연막(13)상에는 게이트 전극(12)과 중첩되도록 비정질 실리콘으로 이루어진 액티브층(14)이 형성되어 있으며, 그 위에 불순물이 도핑된 비정질 실리콘으로 이루어진 오믹 콘택층(15)이 형성되어 있다.
오믹 콘택층(15)의 상부에는 금속과 같은 도전 물질로 이루어진 소스 전극(16a) 및 드레인 전극(16b)이 형성되어 있는데, 소스 및 드레인 전극(16a, 16b)은 게이트 전극(12)과 함께 박막트랜지스터(T)를 이룬다.
또한, 도시하지는 않았지만 게이트 전극(12)은 게이트 라인과 연결되어 있고, 소스 전극(16a)은 데이터 라인과 연결되어 있으며, 게이트 라인과 데이터 라인은 서로 교차하여 화소 영역을 정의한다.
소스 및 드레인 전극(16a, 16b)을 포함한 하부기판(11)의 전면에는 실리콘 질화막이나 실리콘 산화막 또는 유기 절연막으로 이루어져 박막트랜지스터(T)를 보호하기 위한 보호막(17)이 형성되어 있다.
보호막(17) 상에는 박막트랜지스터(T)와 대응되는 위치에 블랙매트릭스(23)가 형성된다. 이 블랙매트릭스(23)는 화소전극(20)과 대응하는 부분에 개구부를 가지고 기판 전면에 형성되어 있다. 따라서, 블랙 매트릭스(23)는 화소 전극(20) 이외의 부분에서 액정 분자가 틸트(tilt)됨으로써 발생하는 빛샘 현상을 막으며, 또한 박막트랜지스터(T)의 채널부로 빛이 입사되는 것을 차단하여, 광 누설 전류가 발생하는 것을 방지하는 역할을 한다.
전술한 보호막(17) 상부의 화소 영역에는 컬러필터(22)가 형성되어 있는데, 컬러필터(22)는 R, G, B의 색이 순차적으로 배열되고 하나의 색이 하나의 화소 영역에 대응한다. 이러한 컬러필터(22)는 콘택홀(28)을 통해 노출될 드레인전극(16b)과 대응하는 부분에 잔류되지 않도록 형성되어야 한다. 또한, 컬러필터(22)상에는 산화실리콘 또는 질화실리콘 등의 무기절연막 또는, 아크릴계 레진 또는 BCB 등의 유기절연막으로 이루어진 평탄화막(26)이 형성된다. 평탄화막(26)은 컬러필터(22)에 의한 단차를 개선하고, 액정이 오염되는 것을 방지한다.
평탄화막(26) 및 보호막(17)을 관통하여 드레인 전극(16b)을 노출시키는 콘택홀(28)이 형성된다. 콘택홀(28)의 내부 및 평탄화막(26)상의 화소영역에는 전술한 드레인 전극(16b)과 전기적으로 연결되는 투명 도전 물질로 이루어진 화소전극(30)이 형성된다. 그리고, 평탄화막(26) 상의 박막트랜지스터(T)와 대응하는 부분에 컬럼 스페이서(50)가 형성된다.
또한, 하부기판(11) 상부에는 컬럼 스페이서(50)에 의해 일정 간격을 가지고 이격되는 투명한 상부기판(21)이 배치되어 있다. 상부기판(21)에는 투명 도전 물질로 이루어진 공통 전극(27)이 형성되어 있다.
하부기판(11)과 하부기판(21)이 합착된 상태에서 화소전극(30)과 공통 전극(23)사이에는 액정이 주입되어 있으며, 이 액정의 액정 분자는 화소 전극(30)과 공통 전극(27)에 전압이 인가되면 생성되는 전계에 의해 배열 상태가 변화됨으로서 화상을 표시하게 된다.
이러한 구조의 액정표시장치에서 전술한 컬럼 스페이서(50)는 통상의 포토리소그래피(photolithography) 공정에 의하여 형성되며, 컬럼 스페이서(50)를 형성하기 위해서 마스크 공정 하나가 더 필요하게 되어 종래의 볼 스페이서 방식과 대비하여 볼 때 제조비용이 상승하는 단점이 있다.
전술한 단점을 개선하기 위해, 하부의 블랙매트릭스를 생략하고 컬럼 스페이서(50)을 블랙 레진을 이용하여 블랙매트릭스 패턴으로 형성하는 방법이 제안되었다. 그러나, 컬럼 스페이서(50)는 기판간 간격을 유지하여 주는 갭 스페이서(gap spacer)와 기판에 압력이 인가될 때 변형을 방지하는 눌림 스페이서(pressure spacer)가 있으며, 눌림 스페이서는 갭 스페이서보다 그 높이가 낮도록 형성되어야 하는데, 블랙레진을 이용하게 되면 높은 광밀도(optical density)특성에 따라 광량 흡수가 제대로 이루어지지 않아 하나의 하프톤 마스크를 이용한 노광공정에서 갭 및 눌림 스페이서 간의 요구되는 높이차(ΔH)를 갖도록 형성하는 데 한계가 있다.
즉, 컬럼 스페이서를 형성하기 위해 스페이서용 레진을 이용하게 되는데, 블랙매트릭스의 역할을 겸하기 위해 카본 블랙 착색제를 스페이서용 레진에 첨가함에 따라, 광밀도(optical density)가 높아지게 되어 광량을 증가시켜도 레진에 일정 부분이상의 광량흡수가 일어나지 않게 된다. 따라서, 레진이 노광되는 파장대에서 광 투과율이 낮아 적절한 깊이까지 광량이 전달되지 않게 되어 갭 스페이서와 눌림 스페이서간의 높이차(ΔH)를 갖도록 형성하기 어렵게 된다. 또한, 레진에 흡수되는 광량을 높이기 위해 카본 블랙 착색제의 함량을 감소시켜 레진의 광 투과율을 높이면 블랙매트릭스의 역할을 제대로 할 수 없는 문제가 발생하게 된다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, COT 구조 액정표시장치에서 블랙매트릭스를 겸하는 블랙 컬럼 스페이서를 박막트랜지스터의 상부에 하나의 마스크 공정을 통해 형성한 씨오티 구조 액정표시장치용 어레이기판 및 그 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 실시예에 따른 스페이서용 레진 조성물은, 바인더 레진(binder regin), 광 개시제(photo initiator), 가교제(cross-linker), 카본 블랙 착색제(carbon black pigment) 및 유기블랙 착색제(organic black pigment)로 이루어지는 스페이서용 레진 조성물로서, 상기 카본 블랙 착색제는 고분자 물질로 이루어지고, 상기 유기블랙 착색제는 저분자 또는 단분자 물질로 이루어진다.
상기 카본블랙 착색제는, 분자량 5000 이상 7000 이하의 카본(Carbon) 및 아크릴계 레진(acrylic resin)의 화합물인 것을 특징으로 한다.
　상기 유기블랙 착색제는, 분자량 1000 이하의 RGB 착색제 및 아크릴계 레진(acrylic resin) 의 화합물인 것을 특징으로 한다.
바인더 레진은, 분자량 5000 이상 7000 이하의 에폭시 아크릴레이트(Epoxy Acrylate)인 것을 특징으로 한다.
상기 광개시제는 옥심(Oxime)계 화합물인 것을 특징으로 한다.
전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 스페이서용 레진 조성물을 이용한 씨오티 구조 어레이기판의 제조방법은, 기판상에 박막트랜지스터, 컬러필터 및 화소전극을 형성하는 단계; 상기 기판상에 상기 화소전극이 형성된 기판 전면에 고분자 물질로 이루어진 카본 블랙 착색제와, 단분자 또는 저분자 물질로 이루어진 유기 블랙 착색제를 포함하는 감광막을 형성하는 단계; 및, 하프톤 마스크를 이용하여 블랙 갭 스페이서 및 눌림 스페이서를 형성하는 단계를 포함한다.
상기 기판상에 박막트랜지스터, 컬러필터 및 화소전극을 형성하는 단계는, 기판을 준비하는 단계; 상기 기판상에 게이트전극, 게이트배선 및 공통배선을 형성하는 단계; 상기 기판상에 게이트 절연막, 비정질 실리콘 박막, 제1 도전막 및 감광막을 순차적으로 형성하는 단계; 상기 감광막을 선택적으로 패터닝하여 감광막 패턴을 형성하는 단계; 상기 감광막 패턴을 마스크로 하여 상기 제1 도전막을 패터닝하여 액티브 패턴, 소스전극, 드레인전극 및 데이터배선을 형성하는 단계; 보호막을 형성하는 단계; 상기 보호막의 상부로 컬러필터층 및 평탄화막을 형성하는 단계; 상기 드레인전극 및 상기 공통배선의 일 영역을 노출시키는 제1 및 제2 콘택홀을 형성하는 단계; 및 상기 기판상에 제2 도전막을 형성하고, 마스크를 이용하여 상기 드레인전극과 상기 제1 콘택홀을 통해 연결되는 화소전극과, 상기 제2 콘택홀을 통해 연결되는 공통전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 카본블랙 착색제는, 분자량 5000 이상 7000 이하의 카본(Carbon) 및 아크릴레진(acrylic resin) 의 화합물인 것을 특징으로 한다.
　상기 유기블랙 착색제는, 분자량 1000 이하의 RGB 착색제 및 아크릴계 레진(acrylic resin)의 화합물인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 스페이서용 레진조성물 및 이를 이용한 씨오티 구조 어레이기판의 제조방법에 따르면, 블랙 컬럼 스페이서의 재료내 물질을 고분자 물질과 단분자물질로 나누어 형성함으로서 진공건조시 상하 층분리가 발생하여 패터닝 공정시 노광량에 따른 컬럼 스페이서간 높이차(ΔH)를 용이하게 제어할 수 있다.
이에 따라, 어레이기판의 제조방법에 있어서, 하나의 마스크 공정을 통해 블랙 매트릭스의 역할을 하는 블랙 갭 스페이서 및 눌림 스페이서를 형성할 수 있어 제조원가 절감 및 공정을 단순화하는 효과가 있다.
도 1은 종래의 COT 구조 액정표시장치의 구조를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치용 어레이기판의 일 일부영역을 도시한 평면도이다.
도 3a 내지 도 3e는 도 2의 I-I' 및 Ⅱ-Ⅱ' 부분을 따라 절단한 본 발명의 공정순서에 따라 도시한 공정 단면도이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 어레이기판 제조방법에서, 컬럼 및 눌림 스페이서 형성공정을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 씨오티 구조 액정표시장치용 어레이기판 및 그 제조방법을 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치용 어레이기판의 일 일부영역을 도시한 평면도이다.
도시한 바와 같이, 기판(100)상에는 일 방향으로 연장된 게이트 배선(104)과, 게이트 배선(104)과 나란히 형성되는 공통배선(106)과, 게이트 배선(104)과 수직하게 교차하여 화소 영역(P)을 정의하는 데이터 배선(116)이 형성되어 있다.
상기 게이트 배선(104)과 데이터 배선(116)이 교차하는 지점에는 게이트 전극(102)과 반도체층(108)과 소스 전극(112)과 드레인 전극(114)으로 구성된 박막트랜지스터(T)를 구성하는데, 게이트 전극(102)은 게이트 배선(104)으로부터 돌출된 형상으로 형성될 수 있고, 소스 전극(114)은 데이터 배선(116)으로부터 돌출된 형상으로 형성될 수 있다.
상기 화소영역(P)에는 R,G,B색을 구현하기 위한 컬러필터(122)가 형성되어 있으며, 컬러필터(122)의 상부에는 박막트랜지스터(T)의 드레인 전극(114)과 접촉하는 화소전극배선(130)을 형성한다. 또한, 화소배선전극(130)과 대향하는 공통전극배선(136)을 형성한다. 전술한 화소전극배선(130) 및 공통전극배선(136)은 마주보는 방향으로 소정개가 연장되어 전계를 형성하는 화소전극(131) 및 공통전극(137)을 이루게 된다. 도면에서는 전술한 화소전극(131) 및 공통전극(127)이 절곡된 꺽임구조의 일 예를 도시하고 있다.
또한, 박막트랜지스터(T)마다 이의 상부에는 빛을 차단하는 수단인 블랙매트릭스(black matrix)를 겸하는 블랙 갭 스페이서(gap spacer, 151)와 눌림 스페이서(pressure space, 152)가 교번으로 형성되어 있다.
여기서, 블랙 갭 스페이서(151)는 어레이 기판 전체로 보았을 때, 눌림 스페이서(pressure space, 152)보다 그 개수가 적게 형성된다.
도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 COT 구조 액정표시장치용 어레이기판은 컬러필터(122)를 포함하며, 어레이기판(100)은 일면에 정의한 다수의 화소 영역(P)마다 일 측과 이에 교차하는 방향의 타 측에 게이트배선(미도시)과 데이터 배선(116)이 형성되고, 상기 두 배선의 교차지점마다 게이트 전극(102)과 액티브층(108)과 소스 전극(112)과 드레인 전극(114)을 포함하는 박막트랜지스터(T)가 형성된다.
또한, 상기 화소 영역(P)에는 컬러필터(122) 배치되는데, 통상은 적,녹,청 컬러필터를 다양한 형태로 형성될 수 있다. 도면에서는, 세로 방향으로 위치한 화소 영역(P)에 동일 컬러필터가 형성된 형태인 스트라이프 형상(stripe pattern)의 일 예를 도시하였으나, 타 형상을 가지도록 배열될 수 있다.
전술한 컬러필터(122)의 상부에는, 컬러필터(122)의 표면을 평탄화 하기 위한 평탄화막(미도시)을 구성하고, 평탄화막의 상부에 비로소 각 화소영역(P)마다 박막트랜지스터(T)의 드레인 전극(114)과 제1 콘택홀(128)을 통해 접촉하는 화소전극배선(130)을 구성한다.
이때, 하부의 컬러필터 및 평탄화막에 의해 화소전극배선(130)과 하부의 데이터 배선(116)과의 신호 간섭이 최소화 될 수 있기 때문에, 화소전극배선(130)을 패턴 할 때는 근접한 게이트 배선 및 데이터 배선(104, 116)의 상부로 연장하여 형성된다.
이러한 구성은, 종래에 비해 개구영역을 더욱 확대할 수 있는 특징이 있다.
또한, 박막트랜지스터(T)마다 이에 대응하는 상부에는 빛 차단수단인 블랙매트릭스(black matrix)를 겸하는 불투명한 블랙 컬럼 스페이서(151, 152)를 구성한다.
전술한 블랙 컬럼 스페이서의 블랙 갭 스페이서(151) 및 눌림 스페이서(152)의 재질은 감광성을 가진 또는 가지지 않은 블랙레진(black resin)재질이므로, 입사되는 광으로부터 박막트랜지스터(T)의 노출된 액티브층(108)을 가려줄 수 있을 뿐 아니라, 어레이기판(100) 및 이에 대응하는 상부기판(미도시)의 갭(gap)을 유지하는 기능을 동시에 할 수 있다.
이하, 전술한 평면구성을 갖는 COT 구조 액정표시장치의 어레이기판의 공정단면도를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 COT 구조 액정표시장치용 어레이기판의 제조방법을 설명하도록 한다.
도 3a 내지 도 3e는 도 2의 I-I' 및 Ⅱ-Ⅱ'을 따라 절단한 본 발명의 공정순서에 따라 도시한 공정 단면도이다.
먼저, 도 3a에 도시한 바와 같이, 기판(100)상에 도전성 금속을 증착하고 패턴하여 기판(100)의 일 방향으로 연장된 게이트 배선(도 2의 104)과, 게이트 배선으로부터 연장된 게이트 전극(102)을 형성한다. 또한, 도시하지는 않았지만, 본 단게에서 공통배선(도 2의 106)이 동시에 형성된다.
다음으로, 게이트 배선과 게이트 전극(102)이 형성된 기판(100)의 전면에 걸쳐 질화 실리콘(SiNX)과 산화 실리콘(SiO2)을 포함하는 무기절연물질 그룹 중 선택된 하나를 증착하여 제1 절연층인 게이트 절연막(106)을 형성한다.
게이트 절연막(106)상에 순수 비정질 실리콘(a-Si:H)과 불순물이 포함된 비정질 실리콘(n+a-Si:H)을 증착하고 패턴하여, 게이트 전극(104)에 인접한 게이트 절연막(106)상에 액티브층(108)과 오믹 콘택층(110)을 형성한다.
다음으로, 도 3b에 도시한 바와 같이, 액티브층(108)과 오믹 콘택층(110)이 형성된 기판(100)의 전면에 크롬(Cr) 또는 몰리브덴(Mo)을 증착하고 마스크 공정으로 패턴하여, 오믹 콘택층(110)과 각각 접촉하는 소스 전극(112)과 드레인 전극(114)과, 소스전극(112)과 연결된 데이터배선(116)을 형성한다.
그리고, 소스 및 드레인 전극(112,114)이 형성된 기판(100)의 전면에 질화 실리콘(SiN2)과 산화 실리콘(SiO2)을 포함한 무기절연물질 그룹 중 선택된 하나를 증착하여 보호막(118)을 형성한다.
이때, 보호막(118)의 기능은 이후에 형성되는 블랙 컬럼 스페이서와 액티브층(108)사이에 발생할 수 있는 계면불량을 방지하기 위한 역할을 하게 된다.
다음으로, 도 3c에 도시한 바와 같이, 보호막(118) 상부에 컬러필터를 형성하기 위한 염료를 도포한 후 패턴하여 컬러필터(122a, 122b, 122c)를 형성한다. 여기서, 컬러필터(122a, 122b, 122c)는 감광성 컬러레진을 도포한 후 이를 패턴하여 형성할 수 있으며, 보통은 적색과 녹색과 적색을 패턴하여 사용하며 이들 색을 혼합함으로서 풀-컬러를 표시할 수 있게 된다.
다음으로, 도 3d에 도시한 바와 같이, 컬러필터(122a, 122b, 122c)가 형성된 기판(100)의 전면에 평탄화막(126)을 형성한다. 이러한 평탄화막(126)은 유기절연물질 중 선택하여 형성할 수 있으며, 이러한 물질로 벤조사이클로부텐(BCB)와 아크릴계 레진(acryl resin) 등이 있다.
그 다음, 평탄화막(126)을 패턴하여, 상기 드레인 전극(114)의 일부를 노출하는 제1 콘택홀(128)을 형성한다. 이때, 도시하지는 않았지만, 공통배선(도 2의 106)을 노출하는 제2 콘택홀(138)을 동시에 형성하게 된다.
이후, 도 3e에 도시한 바와 같이, 평탄화막(126)이 형성된 기판(100)의 전면에 인듐-틴-옥사이드(ITO)와 인듐-징크-옥사이드(IZO)를 포함하는 투명한 도전성 금속그룹 중 선택된 하나를 증착하고 패턴하여 상기 드레인 전극(114)과 접촉하는 화소전극배선(130) 및 화소전극(131)을 형성한다. 이와 동시에, 공통전극배선과 및 공통전극도 함께 형성하게 된다.
또한, 화소전극(130)이 형성된 기판(100)의 전면에 분자량이 수천이상의 고분자의 카본 블랙 착색제(carbon black pigment)과, 수천 이하의 분자량을 갖는 저분자의 유기 블랙 착색제(organic black pigment)가 균일하게 혼합된 레진 조성물을 도포하고 패턴하여 박막트랜지스터(T)의 상부마다 기둥형상의 블랙 컬럼 스페이서(150)를 형성한다.
여기서, 전술한 레진 조성물은, 바인더 레진(binder regin), 광 개시제(photo initiator), 가교제(cross-linker), 카본 블랙 착색제(carbon black pigment) 및 유기블랙 착색제(organic black pigment)로 이루어지는 데, 특히, 상기 카본 블랙 착색제는 고분자 물질로 이루어지고, 상기 유기블랙 착색제는 저분자 또는 단분자 물질로 이루어진 것을 특징으로 한다.
일 예로서, 바인더 레진은 분자량 5000 이상 7000 이하의 에폭시 아크릴레이트(Epoxy Acrylate)이고, 상기 광개시제는 옥심(Oxime)계 화합물이 이용될 수 있다.
또한, 카본블랙 착색제는 분자량 5000 이상 7000 이하의 카본(Carbon) 및 아크릴계 레진(acrylic resin)의 화합물이고,　상기 유기블랙 착색제는 분자량 1000 이하의 RGB 착색제 및 아크릴계 레진(acrylic resin) 의 화합물이 이용될 수 있다.
이때, 도 4a에 도시한 바와 같이, 평탄화층(126)상부에 레진코팅 단계에서는 카본블랙 착색제와 유기블랙 착색제가 균일하게 분산되어 있으나, 진공건조 공정에 의해 유기 블랙 착색제가 상부로 이동하게 되고, 카본 블랙 착색제가 하부로 이동하게 되어 고분자 및 저분자 물질간에 상하 층분리가 발생하게 된다.
여기서, 저분자 또는 단분자 물질인 유기블랙 착색제는 R,G,B 색상에 따라 광량 흡수가 높은 파장대가 각각 존재하게 되며, 건조된 레진 조성물의 상부층은 높은 광량 흡수 특성을 갖게 되어 패터닝 정도의 조절이 용이하게 된다.
이후의 소프트 베이크 및 노광 및 현상공정에서는 저분자 물질이 상부에 배치되어 있으므로, 도 4b에 도시한 바와 같이 조사된 모든 광을 차단하는 차단영역(M1)과, 조사된 광을 모두 투과시키는 제1 투과영역(M2)와, 슬릿패턴이 적용되어 광의 일부만 투과시키고 일부는 차단하는 제2 투과영역(M3)로 이루어지는 하프톤 마스크(M)를 통해, 네거티브 방식(negative type)으로 블랙 갭 스페이서(151)에 해당하는 부분에는 광을 조사하여 제1 높이(h1)을 갖도록 블랙 갭 스페이서(151)를 형성하고, 눌림 스페이서(152)에 해당하는 부분에는 광을 부분적으로 조사하여 제2 높이(h2)를 갖도록 눌림 스페이서(152)를 형성하며, 스페이서가 형성되지 않는 부분에는 광을 완전히 차단하여 도포된 레진을 제거하게 된다.
여기서, 블랙 갭 스페이서(151)와 눌림 스페이서(152)의 높이차(ΔH)는 적어도 0.6um 이상으로 형성하여 광밀도특성이 0.6/um을 갖도록 한다.
이에 따라, 액티브층(108)에 빛이 조사되는 것을 차단할 수 있는 기능과, 두 기판 사이의 갭을 유지할 수 있는 기능을 수행하는 블랙 매트릭스를 겸하는 블랙 갭 및 눌림 스페이서(151, 152)를 하나의 마스크 공정을 통해 형성하게 된다.
전술한 설명에 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나 이것은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 따라서 발명은 설명된 실시예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위와 특허청구범위에 균등한 것에 의하여 정하여져야 한다.
102 : 게이트 전극 104 : 게이트 배선
106 : 공통배선 112 : 소스전극
114 : 드레인전극 116 : 데이터 배선
128 : 제1 콘택홀 130 : 화소전극배선
131 : 화소전극 136 : 공통전극배선
137 : 공통전극 151 : 블랙 갭 스페이서
152 : 눌림 스페이서

Claims (9)

  1. 바인더 레진(binder regin), 광 개시제(photo initiator), 가교제(cross-linker), 카본 블랙 착색제(carbon black pigment) 및 유기블랙 착색제(organic black pigment)로 이루어지는 스페이서용 레진 조성물로서,
    상기 카본 블랙 착색제는 고분자 물질로 이루어지고, 상기 유기블랙 착색제는 저분자 또는 단분자 물질로 이루어지고,
    상기 카본블랙 착색제는 분자량 5000 이상 7000 이하의 카본(Carbon) 및 아크릴계 레진(acrylic resin)의 화합물이고,
    상기 유기블랙 착색제는 분자량 1000 이하의 RGB 착색제 및 아크릴계 레진(acrylic resin) 의 화합물이고,
    상기 바인더 레진은 분자량 5000 이상 7000 이하의 에폭시 아크릴레이트(Epoxy Acrylate)인 스페이서용 레진 조성물.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 광개시제는 옥심(Oxime)계 화합물인 것을 특징으로 하는 스페이서용 레진 조성물.
  6. 씨오티 구조 어레이기판의 제조방법으로서,
    기판상에 박막트랜지스터, 컬러필터 및 화소전극을 형성하는 단계;
    상기 기판상에 상기 화소전극이 형성된 기판 전면에 바인더 레진, 고분자 물질로 이루어진 카본 블랙 착색제, 및 단분자 또는 저분자 물질로 이루어진 유기 블랙 착색제를 포함하는 감광막을 형성하는 단계; 및,
    하프톤 마스크를 이용하여 블랙 갭 스페이서 및 눌림 스페이서를 형성하는 단계
    를 포함하고,
    상기 카본블랙 착색제는 분자량 5000 이상 7000 이하의 카본(Carbon) 및 아크릴레진(acrylic resin) 의 화합물이고,
    상기 유기블랙 착색제는 분자량 1000 이하의 RGB 착색제 및 아크릴계 레진(acrylic resin)의 화합물이고,
    상기 바인더 레진은 분자량 5000 이상 7000 이하의 에폭시 아크릴레이트(Epoxy Acrylate)인 것을 특징으로 하는 스페이서용 레진조성물을 이용한 씨오티 구조 어레이기판의 제조방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 기판상에 박막트랜지스터, 컬러필터 및 화소전극을 형성하는 단계는,
    기판을 준비하는 단계;
    상기 기판상에 게이트전극, 게이트배선 및 공통배선을 형성하는 단계;
    상기 기판상에 게이트 절연막, 비정질 실리콘 박막, 제1 도전막 및 감광막을 순차적으로 형성하는 단계;
    상기 감광막을 선택적으로 패터닝하여 감광막 패턴을 형성하는 단계;
    상기 감광막 패턴을 마스크로 하여 상기 제1 도전막을 패터닝하여 액티브 패턴, 소스전극, 드레인전극 및 데이터배선을 형성하는 단계;
    보호막을 형성하는 단계;
    상기 보호막의 상부로 컬러필터층 및 평탄화막을 형성하는 단계;
    상기 드레인전극 및 상기 공통배선의 일 영역을 노출시키는 제1 및 제2 콘택홀을 형성하는 단계; 및,
    상기 기판상에 제2 도전막을 형성하고, 마스크를 이용하여 상기 드레인전극과 상기 제1 콘택홀을 통해 연결되는 화소전극과, 상기 제2 콘택홀을 통해 연결되는 공통전극을 형성하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 스페이서용 레진조성물을 이용한 씨오티 구조 어레이기판의 제조방법.
  8. 삭제
  9. 삭제
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